데이터베이스 정규화 (1NF ~ 3NF + 역정규화)

정규화란?

데이터베이스 설계 과정에서 데이터의 중복을 최소화하고, 데이터의 무결성과 일관성을 유지하기 위해 테이블을 체계적으로 나누는 과정이다.

 

정규화를 통해:

• 불필요한 중복을 줄일 수 있다.
• 삽입/수정/삭제 시 발생할 수 있는 이상현상을 방지할 수 있다.
• 데이터 구조를 명확하고 효율적으로 유지할 수 있다.

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https://guides.visual-paradigm.com/a-comprehensive-guide-to-database-normalization-with-examples/

제1 정규형 (1NF)

테이블 내의 모든 Attributes(컬럼)는 원자값(atomic value)만을 가지도록 테이블을 설계하는 첫 번째 정규화 단계다.

즉, 각 컬럼은 더이상 분해할 수 없는 단위어야 한다.

말이 어려울 수 있는데 간단한 예로 들어보자.

1. 다가 속성(Multivalued Attributes) 제1정규형 처리 방법
   • 하나의 셀(Attribute value)에 여러개의 취미가 저장되는 형태 X
2. 복합 속성(Composite Attributes) 제1정규형 처리 방법
   • 하나의 셀(Attribute value)에 여러개의 취미가 저장되는 형태 X
     • "서울시 강남구 테헤란로 123"가 저장되는 형태
     • [도시, 구, 도로명, 상세주소] 등으로 분리할 수 있음.

따라서 각 컬럼과 셀은 명확하게 1:1로 매핑되고, 데이터 검색과 수정이 단순해 지는 장점이 있다.

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제2 정규형(2NF)

제1 정규화를 진행한 테이블에서 부분적 함수 종속을 제거하는 과정이다.

역시 말이 어려운데 예시로 쉽게 이해해 보자.

즉, 복합키(기본키가 두 개 이상으로 구성된 경우)를 사용하는 테이블에서, 기본키의 일부에만 종속된 컬럼이 있으면 안된다는 뜻이다.

위 사진으로 보면 제1정규형은 만족하지만, 제2정규형은 만족하지 못한다.

테이블에서 복합키는  = 학생번호, 과목 이다.

이제 남은 컬럼의 부분적 함수 종속이 있는지 확인해보자.

• 성적
  • 과목만 알면 성적을 알 수 있는가?
    • X : 같은 과목이라도 학생마다 성적이 모두 다름.
  • 학생번호만 알면 성적을 알 수 있는가?
    • X : 같은 학생이라도 과목마다 성적이 모두 다름.
  • 학생번호 + 과목 모두 알아야 학생별 성적을 알 수 있음. 따라서 성적은 복합키 전체에 종속됨
• 학생 이름
  • 과목과는 상관 없이, 학생번호만 알면 항상 알 수 있는 데이터임
  • 따라서 학생이름은 학생번호에만 종속되는 부분 종속임

제2정규화는 학생이름처럼 부분적 함수 종속을 제거하는 과정임.

 

복합키의 일부에만 종속되는 컬럼을 분리하여 새로운 테이블을 만들면 위처럼 모든 속성은 기본키에 종속되어 제2정규형을 만족한다.

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제3 정규형(3NF)

제2정규형을 진행한 테이블에서 간접적인 종속(이행적 종속)을 제거하는 과정이다.

이행 함수 종속이란?

기본키가 아닌 컬럼이 또 다른 기본키가 아닌 컬럼에 간접적으로 의존하는 관계를 말한다.

 

쉽게 말해 기본키가 아닌 컬럼이 다른 기본키가 아닌 속성에 종속되지 않도록 테이블을 분리하는 것이다.

위 테이블은 제2정규형 까지는 만족하는 생태이다. 하지만 학과이름은 학생번호에 직접 종속되는 것이 아닌 학과 코드에 종속되어있다.

즉, 학생번호 -> 학과코드 -> 학과이름 = 이행적 종속을 이루고 있음.

 

제3정규형을 적용하여 테이블을 분리해야한다.

학과 정보를 별도 테이블로 분리하여, 학생 테이블에서 학과코드를 FK로 관리한다.

이로써

• 이행적 종속을 제거하여 데이터 중복을 방지한다.
• 한 곳에서만 데이터를 관리하므로, 이상 현상을 방지할 수 있음.
• 일관된 정보를 유지하므로 데이터 무결성이 향상된다.

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역정규화

지나친 정규화로 인해 JOIN이 많아져 성능이 저하될 때, 일부 테이블을 다시 통합하거나 중복을 허용하여 응답 속도를 높이는 기법이다.

예시로 쉽게 이해해 보자.

주문 합계

• 정규화된 구조
  • order_detail에서 SUM(price)로 합계 계산 필요
• 역정규화 구조
  • orders 테이블에 total_price 컬럼을 추가해서 합계 저장 → 쿼리 성능 향상

게시글 조회수

• 별도의 board_count 테이블 없이
• board 테이블에 view_count를 직접 저장 → 실시간 조회성 향상

정리

정규형	핵심 개념	목적
1NF	원자값만 저장	셀마다 하나의 값
2NF	부분 종속 제거	복합키 일부에만 종속된 컬럼 제거
3NF	이행 종속 제거	비기본키 간 종속 제거
역정규화	성능 최적화	JOIN 최소화, 일부 중복 허용

 

일반적으로 제3정규화까지만 적욘한 후, 조회 성능 문제에 따라 역정규화를 고민하고, 지나친 정규화는 구조는 깨끗하지만, 유지보수와 응답 속도에서 성능 저하를 유발할 수 있음.

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